Техническая эффективность

Технические преимущества приводов на основе вентильных двигателей

Вентильные электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов представляются наиболее перспективными для создания систем электропривода с глубоким регулированием по оборотам или по мощности (подробно см. раздел «Особенности привода»).

Особенно привлекательными эти машины являются для объектов, где предъявляются повышенные требования к массогабаритным параметрам, эффективности, надежности, а также к виброшумовым характеристикам и электромагнитной совместимости.

Особенно актуальным внедрение этих машин становится при проведении программ экономии потребления электроэнергии, поскольку они не требуют дополнительных источников питания для обмоток возбуждения, отличаются повышенными значениями КПД.

Основными достоинствами электроприводов на основе вентильных электрических машин с постоянными магнитами по сравнению с серийно изготавливаемыми электроприводами являются:

  • повышенные значения КПД в связи с отсутствием потерь в системе возбуждения;
  • плавные пусковые характеристики без каких-либо возмущений в сети (см. рисунок 1),
  • возможность 100% регулировки по оборотам;
  • сохранение высоких значений КПД при глубокой регулировке по мощности и оборотам (более 0,9 при n>0,2 nном);
  • повышенные (в 1,5-2,0 раза) удельные показатели (кВт/кг) по сравнению с используемыми синхронными и асинхронными двигателями;
  • отсутствие подвода электроэнергии к ротору (исключаются скользящие контакты системы возбуждения);
  • пониженные уровни шума и вибрации.

pusk-big

puskp-big

ВЭДПМ - вентильный двигатель с постоянными магнитами; АД - асинхронный двигатель; АД с УПП - асинхронный двигатель с устройством плавного пуска
Рисунок 1 – Пусковые характеристики электроприводов: 
ток (а) и полная потребляемая мощность (б)

 

Все современные двигатели в номинальном режиме имеют сравнимый и довольно высокий коэффициент полезного действия на уровне 96-97%.

При уменьшении частоты вращения к.п.д. асинхронных двигателей снижается до величины 70-80%, в то время как к.п.д. синхронных двигателей может быть масштаба 85%, а в случае специального проектирования – не ниже 90%. Вентильный двигатель с постоянными магнитами не имеет потерь в обмотке возбуждения, что делает его наиболее эффективным из рассматриваемых типов двигателей.

КПД двигателей с постоянными магнитами и созданных на их основе электроприводов в зависимости от скорости вращения приведены на рисунках 2 и 3. Для сравнения, на рисунке 3 показаны величины КПД асинхронных двигателей в зависимости от их скоростей вращения.

 

vdpm3-big

Рисунок 2 – Сохранение высоких значений КПД при глубокой регулировке по мощности и оборотам

kpd-big

Рисунок 3 – Повышенные значения КПД, в связи с низким уровнем потерь в роторе (отсутствие потерь в обмотке возбуждения и низкие потери от высших гармоник магнитного поля)

 

Массо-габаритные показатели синхронных и асинхронных двигателей сопоставимы, поскольку, несмотря на необходимость размещения возбудителя внутри корпуса синхронного двигателя, удельная энергоемкость синхронного двигателя выше.

Массо-габаритные показатели вентильного двигателя с постоянными магнитами существенно лучше, чем у существующих синхронных и асинхронных двигателей.

Для сравнения на рисунке 4 показаны габариты синхронного взрывозащищенного двигателя и взрывозащищенного вентильного двигателя мощностью 14 МВт, 3000 об/мин.

ved-stdp-big

Рисунок 4 - Сравнительные габариты ВЭДПМ и синхронного двигателя 
мощностью 14 МВт
Russian (CIS)English (United Kingdom)
Разработка и продвижение Интернет-агентство "Peller Media"